课时规范练38 化学反应的方向与调控（Word习题）-【满分思维】2027年高考一轮总复习·化学

**基本信息** 聚焦化学反应方向判断与工业调控，以ΔG=ΔH-TΔS为核心方法，构建"概念原理-工业应用"逻辑链，强化科学思维与化学观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |化学反应进行的方向|A级1-3题、B级7-9题|ΔG=ΔH-TΔS判据应用；熵变焓变协同分析|从反应自发性本质（ΔH、ΔS）到实际反应可行性（活化能、催化剂）| |化学反应的调控|A级4-5题、B级6题|速率与平衡调控（温度、催化剂选择）；工业条件优化（合成氨/硫酸）|从理论平衡移动到工业实际条件选择，体现科学态度与责任|

课时规范练38　化学反应的方向与调控 A级必备知识练 命题角度1　化学反应进行的方向 1.(2025·浙江杭州模拟)以下判断正确的是(　　) A.2Mg(s)+O2(g)2MgO(s)　ΔH<0,该反应高温才能自发 B.C(s)+CO2(g)2CO(g)　ΔH>0,该反应低温下不能自发 C.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小 D.催化剂可以使非自发反应变为自发反应 2.随着汽车使用量增大,尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明,常温常压下存在反应:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-746.8 kJ·mol-1,ΔS=-197.5 J·mol-1·K-1。下列说法与事实不相符的是(　　) A.常温下,ΔH-TΔS>0,此反应不能自发进行 B.常温下,ΔH-TΔS<0,但CO和NO通常难以转化为N2和CO2 C.汽车尾气中含有较多的CO和NO,是因为该反应的活化能较高 D.要有效降低汽车尾气中CO和NO的含量,应该寻找高效廉价的催化剂 3.(2026·河南濮阳期中)下列关于化学反应原理及实际应用的说法正确的是(　　) A.对于不能自发进行的反应,添加催化剂可以启动反应 B.Zn与稀硫酸反应制取H2时,改用浓硫酸可显著增大反应速率 C.所有ΔH<0的反应在常温下都能发生 D.在水果罐头中添加抗氧化剂(如维生素C)能减缓食品变质 命题角度2　化学反应的调控——工业合成氨 4.合成氨反应达到平衡时,NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是(　　) A.提高分离技术 B.研制耐高压的合成塔 C.研制低温催化剂 D.探索不用N2和H2合成氨的新途径 5.(10分)(2022·辽宁卷改编)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,该反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1　ΔS=-200 J·K-1·mol-1。 回答下列问题: (1)合成氨反应在常温下　　　　　(填“能”或“不能”)自发。  (2)　　　　　(填“高”或“低”,下同)温有利于提高反应速率,　　　　　　温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500 ℃。  (3)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。其中一种是M-LiH复合催化剂法,有关反应速率的变化曲线如图所示。 下列说法正确的是　　　　　(填字母)。  a.300 ℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高 b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c.温度越高,复合催化剂活性一定越高 (4)某合成氨速率方程为v=k·cα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3),根据表中数据,γ=　　　　　。 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q B级素能提升练 6.(2026·江西景德镇期中)现代工业制硫酸的核心反应是二氧化硫的催化氧化:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。为了优化生产效率,下列对反应条件的分析与调控中,不合理的是(　　) A.使用V2O5作催化剂,可以显著降低反应的活化能,从而提高反应速率,缩短达到平衡所需的时间 B.选择在400~500 ℃的温度下进行反应,主要是为了大幅提高SO2的平衡转化率 C.采用常压而非高压操作,是因为在此温度下反应速率已足够快,且加压对提高转化率的收益与设备成本相比不经济 D.原料气进入接触室前需经净化和干燥处理,以防止催化剂中毒,保证其活性和使用寿命 7.(2025·内蒙古包头模拟)环己烷(C6H12)有椅型、半椅型、船型、扭船型等多种结构,在一定温度和压强下不同结构的能量不同,它们的相对能量如图所示。下列说法错误的是(　　) A.相同条件下,椅型结构最稳定 B.一定条件下,环己烷由扭船型→椅型是自发的 C.环己烷经过椅型→扭船型→船型　ΔH=-28.9 kJ·mol-1 D.椅型转化成船型,正反应的活化能大于逆反应的活化能 8.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变,固体试样体积忽略不计),使其达到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。该条件下的平衡数据如下表,下列说法正确的是(　　) 温度/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4 A.该可逆反应达到平衡的标志之一是混合气体平均相对分子质量不变 B.因该反应熵变ΔS大于0,焓变ΔH大于0,所以在低温下正向自发进行 C.达到平衡后,若在恒温下压缩容器容积,氨基甲酸铵固体的质量增加 D.根据表中数据,计算15.0 ℃时NH3的平衡浓度为1.6 mol·L-1 9.(4分)回答下列问题。 (1)(2022·湖南卷节选)已知ΔG=ΔH-TΔS,ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态,忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0,则该反应可以自发进行。根据下图判断:600 ℃时,下列反应不能自发进行的是　　　　　(填字母)。  A.C(s)+O2(g)CO2(g) B.2C(s)+O2(g)2CO(g) C.TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+CO2(g) (2)(2022·浙江1月选考卷节选)在C和O2的反应体系中: 反应①:C(s)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-394 kJ·mol-1 反应②:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH2=-566 kJ·mol-1 反应③:2C(s)+O2(g)2CO(g)　ΔH3 设ΔG=ΔH-TΔS,反应①、②和③的ΔG随温度T的变化关系如图所示。图中对应反应③的线条是　　　　　　。  参考答案 1.B　解析:该反应的ΔH<0,ΔS<0,ΔG=ΔH-TΔS,低温时,ΔG<0,反应能自发,A错误;该反应的ΔH>0,ΔS>0,ΔG=ΔH-TΔS,低温时,ΔG>0,反应不能自发,B正确;ΔG=ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行,自发反应的熵可能增大或减小,例如放热、熵减反应在低温下可自发进行,放热、熵增反应也能自发进行,C错误;反应能否自发进行与反应的熵变和焓变有关系,催化剂只改变反应的活化能,不改变反应的焓变和熵变,对反应的自发性无影响,D错误。 2.A　解析:常温下,反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH<0、ΔS<0,ΔG=ΔH-TΔS=(-746.8 kJ·mol-1)-298 K×(-0.197 5 kJ·mol-1·K-1)=-687.945 kJ·mol-1<0,则该反应常温下能自发进行,A错误;常温下,ΔH-TΔS<0,但CO和NO通常难以转化为N2和CO2,必须寻找高效催化剂,B正确;该反应的活化能较高,反应速率较慢,故汽车尾气中含有较多的CO和NO,C正确;要有效降低汽车尾气中CO和NO的含量,应该寻找高效廉价的催化剂,降低反应的活化能,提高反应速率,D正确。 3.D　解析:催化剂仅改变反应速率,不能改变反应的自发性,A错误;Zn与浓硫酸反应时,浓硫酸表现强氧化性,生成SO2,B错误;ΔH<0的反应(放热反应)不一定在常温下发生,如氢气的燃烧是放热反应,但需点燃引发,C错误;维生素C具有还原性,可作为抗氧化剂,减缓食品变质,D正确。 4.C　解析:由题图可知,NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降,故要提高NH3的体积分数,必须降低温度,但目前所用催化剂铁触媒的活性最大时的温度为500 ℃,故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。 5.答案:(1)能　(2)高　低　(3)a　(4)-1 解析:(1)对于合成氨反应,常温下,ΔG=ΔH-TΔS=-92.4 kJ·mol-1-298 K×(-0.2 kJ·K-1·mol-1)=-32.8 kJ·mol-1<0,故合成氨反应在常温下能自发进行。 (2)其他条件一定时,升高温度,反应速率加快;合成氨反应是放热反应,要提高平衡转化率,即使平衡正向移动,应降低温度。 (3)由题图可知,300 ℃时,复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多,说明300 ℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高,a正确;同温同压下,复合催化剂能提高反应速率,但不能使平衡发生移动,故不能提高氨的平衡产率,b错误;温度过高,复合催化剂可能会失去活性,催化效率反而降低,c错误。 (4)将实验1、3中的数据分别代入合成氨的速率方程可得:①q=k·mα·nβ·pγ,③10q=k·mα·nβ·(0.1p)γ,两式联立可得γ=-1。 6.B　解析:使用V2O5作催化剂的作用是降低反应的活化能,从而加快反应速率,缩短达到平衡的时间,A正确;该反应是放热反应,升高温度会使平衡逆向移动,SO2的平衡转化率会降低,选择400~500 ℃的温度,主要是因为此温度下催化剂的活性最高,B错误;该反应是气体分子数减小的反应,加压会使平衡正向移动,提高转化率,但常压下反应速率已能满足生产需求,且加压需要更高成本的设备,因此采用常压操作,C正确;原料气进入接触室前需经净化和干燥处理,以防止催化剂中毒,D正确。 7.C　解析:相同条件下,椅型结构能量最低,最稳定,A正确;环己烷的扭船型结构转化成椅型结构要释放能量,ΔH<0,一定条件下可自发转化,B正确;环己烷经过椅型→扭船型→船型,ΔH=+28.9 kJ·mol-1,C错误;椅型转化成扭船型是吸热反应,ΔH>0,正反应的活化能大于逆反应的活化能,D正确。 8.C　解析:根据化学方程式NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)可知,生成的气体的物质的量之比始终是2∶1,所以混合气体的平均相对分子质量始终不变,A项错误;从表中数据可以看出,随着温度升高,平衡气体总浓度增大,平衡正向移动,则该反应的正反应为吸热反应,ΔH>0,反应过程中固体变为气体,混乱度增大,ΔS>0,根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应能自发进行,可知该反应在高温下正向自发进行,B项错误;达到平衡后,若在恒温下压缩容器容积,气体压强增大,平衡逆向移动,氨基甲酸铵固体的质量增加,C项正确;反应中生成的氨和二氧化碳的浓度之比为2∶1,平衡气体总浓度为2.4×10-3 mol·L-1,所以氨的平衡浓度为1.6×10-3 mol·L-1,D项错误。 9.答案:(1)C　(2)a 解析:(1)由图可知,600 ℃时C(s)+O2(g)CO2(g)的ΔG<0,反应自发进行,故A不符合题意;由图可知,600 ℃时2C(s)+O2(g)2CO(g)的ΔG<0,反应自发进行,故B不符合题意;由图可知,600 ℃时TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)的ΔG>0,反应不能自发进行,故C符合题意;根据盖斯定律,TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+CO2(g)可由C(s)+O2(g)CO2(g)与TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)相加得到,再根据题给图像中的数据可得,600 ℃时其ΔG<0,反应自发进行,故D不符合题意。 (2)2×反应①-反应②=反应③,结合盖斯定律得:ΔH3=2ΔH1-ΔH2=-222 kJ·mol-1,反应③的ΔS>0,则直线ΔG=ΔH-TΔS的斜率为负值,对应图中线条a。 7 学科网（北京）股份有限公司 $